Barvni cirkonij kaže bogate barve predvsem zaradi dodajanja različnih elementov redkih zemelj, kovinskih elementov, oksidov in drugih materialov. Na podlagi svoje dobre biokompatibilnosti, odličnega kovinskega sijaja in dobrih mehanskih lastnosti se obarvana cirkonijeva keramika vse pogosteje uporablja v vsakdanjem življenju, vključno z materiali za restavriranje zob in zob, dekorativno industrijo in mobilnimi terminali za pametne telefone ter na drugih področjih.
Priprava barvne cirkonijeve keramike
Priprava obarvanega cirkonijevega oksida je v bistvu tako, da se barvilo lahko enakomerno porazdeli v matrici cirkonijevega oksida. Za kompozitno keramiko, zlasti nanokompozitno keramiko, je zaradi majhne velikosti delcev, velike specifične površine ter velike elektrostatične privlačnosti in van der Waalsove sile med delci tonerja in delci matrike cirkonijevega oksida enostavno za delce tonerja in cirkonij delci oksidne matrike aglomerirajo, kar ne bo samo povzročilo neenakomerne barve nanokompozitne keramike, ampak vplivalo tudi na njene mehanske lastnosti.
Zato je ključ do priprave obarvane cirkonijeve keramike z odličnimi mehanskimi lastnostmi in kromatičnostjo v tem, ali je mogoče premagati aglomeracijo med delci prahu. Za pripravo cirkonijeve keramike z dobrim delovanjem in različnimi barvami je treba najti ustrezno disperzijsko metodo. Običajno se uporabljajo naslednje metode priprave:
Mešanje trdne faze
Ta metoda je najpogosteje uporabljena metoda v industriji za pripravo barvne cirkonijeve keramike. Oksidni delci, kot so barvila in mineralizatorji, se zmešajo in kroglično zmeljejo s stabilnim cirkonijevim nanopraškom v skladu z določenim kemijskim razmerjem. Trdni delci se nato med tem postopkom prečistijo in pojavijo se pojavi, kot so mikrorazpoke, popačenje mreže in povečanje površinske energije, ki so koristni za izvedbo nizkotemperaturnih kemičnih reakcij. Ima prednosti preprostega postopka, nizkih stroškov, priročnega delovanja in enostavne industrializacije. Vendar ta metoda ne more premagati problema aglomeracije nanodelcev.
Kemično soobarjanje
Ta metoda je uporaba cirkonijeve soli, stabilizatorske soli in raztopine obarvane ionske soli za mešanje, reakcijo z alkalijami ali karbonati itd., da skupaj ustvarijo hidroksidne ali karbonatne precipitacije, nato pa segrejejo in razgradijo, da dobijo kompozitni prah cirkonijevega oksida. . Postopek je razmeroma zapleten, vendar ima dobljeni prah visoko čistost in odlično delovanje. Hkrati je treba biti pri uporabi metode kemičnega obarjanja pozoren na nastanek trdih aglomeratov.
Infiltracija tekoče faze
Prednost te metode je, da je mogoče ione barvila enakomerno razpršiti v matrici cirkonijevega oksida, hkrati pa lahko pripravimo kompozitne materiale in gradientne materiale. Poleg tega je mogoče uporabiti brizganje za pridobivanje cirkonijevih zelenih teles različnih oblik, nato pa je mogoče z infiltracijo tekoče faze pripraviti obarvano cirkonijevo keramiko različnih oblik.
Sintranje barvne cirkonijeve keramike
Metoda sintranja vpliva tudi na zmogljivost in barvo obarvane cirkonijeve keramike. Z navzkrižno disciplino in izboljšanjem znanstvene in tehnološke ravni so se poleg tradicionalnih metod sintranja pojavile številne nove metode sintranja:
Iskrično plazemsko sintranje
Največji vpliv te metode na žilavost cirkonijeve keramike ima temperatura sintranja, ki ji sledi čas sintranja. Po testiranju je optimalna temperatura sintranja 1400 stopinj, optimalni čas sintranja pa 5 minut. S to metodo sintrana cirkonijeva keramika ima visoko trdoto in lomno žilavost.
Mikrovalovno sintranje
Mikrovalovno sintranje ima nenadomestljive prednosti pred tradicionalnimi metodami sintranja. To je skupna metoda ogrevanja. Material absorbirano mikrovalovno energijo pretvori v medmolekularno kinetično energijo in toplotno energijo, da doseže učinek celotnega segrevanja materiala. Notranji temperaturni gradient materiala je majhen, zato redko povzroči pokanje materiala zaradi neenakomernega segrevanja. . Fizikalne lastnosti cirkonijevega oksida, pripravljenega s to metodo sintranja, so boljše.
Barvna klasifikacija barvne cirkonijeve keramike
Rdeči sistem
Nekatere študije so pokazale, da se železov oksid (Fe2O3) uporablja kot barvilo, 3YSZ pa kot matrica za pripravo oranžno rdeče obarvane cirkonijeve keramike. Vrednost rdečice lahko doseže do 20 in jo spremlja visoka vrednost rumenosti, njegova barva ni. Ne more izpolniti zahteve glede rdeče barve, dodatek železovega oksida pa močno zmanjša mehanske lastnosti sistema 3YSZ, kar močno omejuje njegovo industrijsko uporabo. Zato je rdeča keramika postala najredkejša vrsta keramike, ki je ni mogoče množično proizvajati.
Črni sistem
Ker je kemična surovina kobaltov oksid redka in draga, ljudje za zmanjšanje stroškov uporabljajo črna cirkonijeva keramična barvila brez kobalta, pripravljena iz MnO2, Fe2O3 in Cr2O3, kot surovine za žganje spinela v treh različnih barvah, to je temni Rjav ferokromov spinel, temno rdeč feromanganov spinel, temno zelen krommanganov spinel. S prilagoditvijo deleža sestavin za nadzor vsebnosti vsakega spinela in medsebojnega delovanja treh barv je mogoče proizvesti stabilno črno barvilo, kar močno zmanjša stroške in izboljša gospodarske koristi.
Modri sistem
Trenutno modri keramični pigmenti v glavnem vključujejo vanadij-cirkonijevo modri material kot barvilo, kobalt-aluminijev spinel, nikelj-aluminijev spinel in barvila tipa spinel, ki uporabljajo druge ione za zamenjavo položaja kobaltovega iona, heksaaluminat Sorodna barvila, ki jih predstavljajo barvila soli in lantana , na podlagi zagotavljanja zmogljivosti barvnega upodabljanja in mehanskih lastnosti, nadaljevanje raziskovanja okolju prijaznih in ekonomičnih modrih barvil je še vedno v središču trenutnih raziskovalnih usmeritev.
